Smarowanie i konserwacja tulei brązowych

Dlaczego tuleje brązowe trzeba smarować

Tuleja brązowa pracuje ślizgowo. Pod obciążeniem wał i brązowy otwór rozdziela film smarny; tam, gdzie film jest cienki, powierzchnia brązu cynowego znosi kontakt bez spawania się ze stalą, a ołów w gatunkach ołowiowych rozmazuje się w tymczasowy film. Ta tolerancja jest powodem, dla którego brąz jest klasycznym materiałem łożyskowym, ale to zapas liczony w minutach, a nie sposób pracy. Bez środka smarnego współczynnik tarcia rośnie z około 0,05 do 0,3 i więcej, w strefie styku gromadzi się ciepło, brąz mięknie i przenosi się na wał, a węzeł się zaciera albo zużywa na owal.

Środek smarny robi też dwie rzeczy, które z tarciem nie mają nic wspólnego: odprowadza ciepło ze strefy styku i wypłukuje cząstki ścierne, które przegub w maszynie zawsze zbiera. Tuleja, z której końców wycieka czysty smar, robi dokładnie to, co powinna.

Smar czy olej?

Smar – do wolnego, mocno obciążonego, przerywanego ruchu, gdzie środek smarny musi pozostać w węźle między przeglądami: sworznie koparek, ładowarek, żurawi, narzędzi rolniczych, pras i bram. Olej – do ciągłego ruchu obrotowego, większej prędkości albo tam, gdzie trzeba odprowadzać ciepło: tuleje skrzyń biegów i pomp, wrzeciona, walce. Granica przebiega około 0,5 m/s prędkości ślizgania, czyli przy wartości dopuszczalnej dla brązu odlewanego smarowanego smarem; powyżej potrzebny jest olej do odbioru ciepła, a tuleja musi pracować na pełnym filmie olejowym.

Konsystencja smaru do tulei to niemal zawsze NLGI 2; NLGI 1 tylko w układach centralnego smarowania z długimi przewodami w zimnym klimacie. Zagęszczacz: litowy lub litowo-kompleksowy do pracy ogólnej, wapniowo-sulfonianowy do węzłów mokrych i morskich. Dodatki EP są pożądane w mocno obciążonych, wolnych przegubach; dodatki stałe, takie jak dwusiarczek molibdenu lub grafit, nie szkodzą w otwartych przegubach, ale w tulejach o małym luzie mogą zatykać niewielkie otwory zasilające i zapychać rowki.

Jak często dosmarowywać

Tuleję smarowaną smarem trzeba dosmarować, zanim stary smar się wyczerpie, utleni lub zabrudzi, a o okresie decydują obciążenie, ruch, temperatura i zapylenie, nie kalendarz. Producenci maszyn publikują harmonogramy; gdzie ich nie ma, tabela podaje praktyczne punkty wyjścia, które należy skrócić, gdy węzeł pracuje na gorąco, ma kontakt z wodą lub pyłem albo jest obciążony w sposób ciągły.

Smar należy tłoczyć, aż na obu końcach tulei pokaże się czysty smar – jeżeli to możliwe, przy odciążonym węźle, aby świeży smar dotarł do obciążonego łuku. Węzłów uszczelnionych nie wolno przetłaczać: w większości sworzni wystarczą 3–4 ruchy ręcznej smarownicy; smarownica pneumatyczna może wypchnąć uszczelnienia. Smarowniczkę należy przetrzeć przed smarowaniem i po nim.

Rowki smarowe, otwory i kieszenie

Środek smarny musi dotrzeć na obciążoną stronę otworu. Smarowniczka w obudowie zasila promieniowy otwór w tulei; stamtąd układ rowków rozprowadza smar wzdłuż tulei i po obwodzie otworu. Rowek powinien zaczynać się przy otworze zasilającym i kończyć przed końcami tulei, żeby środek smarny nie był po prostu wypychany na zewnątrz. Rowki muszą omijać najbardziej obciążony łuk, ponieważ rowek w tym miejscu przerywa film dokładnie tam, gdzie jest potrzebny; zasilać należy po stronie nieobciążonej i pozwolić, by układ rowków przeniósł smar w strefę obciążenia.

Do ruchu obrotowego wystarczą jeden lub dwa proste rowki osiowe albo pojedyncza spirala. Dla sworzni wahadłowych, które nigdy nie omiatają całego otworu, układ w kształcie ósemki lub skrzyżowanych spiral albo rombowe kieszenie, jak w tulejach zwijanych z brązu, zatrzymują środek smarny na tym niewielkim łuku, który rzeczywiście się porusza. Szerokość rowka to zwykle 8–12 % średnicy otworu, głębokość około połowy szerokości, krawędzie zaokrąglone. Otwór zupełnie bez rowka polega na smarze przy końcach i na luzie roboczym; sprawdza się tylko w krótkich tulejach pod małym obciążeniem.

Na rysunku należy zwymiarować położenie otworu zasilającego kątowo względem kierunku obciążenia i osiowo od powierzchni bazowej. „Otwór smarowy” bez położenia zostawia tokarzowi zgadywanie.

Montaż i docieranie

Większość awarii tulei zapisywanych na konto smarowania zaczęła się przy montażu. Tuleję należy wtłaczać prosto, trzpieniem stopniowanym opierającym się o czoło, nigdy młotkiem po brązie; po wtłoczeniu sprawdzić otwór, bo grubościenna tuleja w lekkiej obudowie zaciska się o część wcisku, a cienkościenna tuleja zwijana – o cały. Gdy rysunek tego wymaga, otwór po wtłoczeniu rozwierca się lub honuje na luz roboczy. Przed montażem otwór i wał należy pokryć środkiem smarnym używanym w eksploatacji; suchy start na brązie znaczy otwór już w pierwszych obrotach.

Tam, gdzie maszyna na to pozwala, węzeł należy dotrzeć w pierwszych godzinach pod zmniejszonym obciążeniem i przy mniejszej prędkości, po docieraniu dosmarować i sprawdzić temperaturę ręką: tuleja brązowa, której po dziesięciu minutach pod obciążeniem nie da się dotknąć, mówi o luzie lub współosiowości, a nie o smarze.

Jak odczytać zużytą tuleję

Zużyta tuleja to raport o stanie węzła. Przed wymianą warto zobaczyć, gdzie i jak się zużyła.

• Równomierne, matowe zużycie na obciążonym łuku, otwór wciąż okrągły: normalny koniec trwałości. Wymienić, zachować środek smarny i harmonogram.
• Błyszczący, rozmazany lub wyrwany brąz, naloty na wale, granatowe przebarwienia od ciepła: głód smarowy albo za mały luz. Skrócić okres, sprawdzić drogę zasilania i pasowanie.
• Głębokie rysy wzdłuż osi, zagłębione cząstki: zanieczyszczenie ścierne. Dodać lub naprawić uszczelnienia, częściej przepłukiwać, rozważyć twardszy wał.
• Zużycie skupione na jednym końcu: niewspółosiowość lub wygięty sworzeń. Poprawić współosiowość; dłuższa tuleja tego nie naprawi.
• Tuleja obróciła się lub przesunęła w obudowie, ślady frettingu na zewnątrz: za mały wcisk albo zużyta obudowa. Naprawić wymiar obudowy albo zastosować tuleję kołnierzową lub kołkowaną.
• Otwór owalny w kierunku obciążenia przy dobrej powierzchni: przeciążenie lub nadmierny luz. Sprawdzić nacisk jednostkowy względem granicy stopu.

Kiedy przestać smarować i zmienić tuleję

Jeżeli do węzła nie ma dostępu, siedzi on w zamkniętym zespole, pracuje powyżej temperatury, w której smar przetrwa, albo po prostu jest w eksploatacji zapominany, odpowiedzią jest tuleja, która nosi środek smarny w sobie. Brąz z wkładkami grafitowymi pracuje na sucho przy małej prędkości – grafit z wkładek rozmazuje się w film – i mieści się w tych samych wymiarach co obrabiana tuleja brązowa. Brąz spiekany nasycony olejem obsługuje lekkie, szybsze zadania w silnikach i sprzęcie AGD. Tuleje kompozytowe PTFE pracują na sucho przy większej prędkości i mniejszym obciążeniu, w cienkiej ściance na podłożu stalowym. Każde z tych rozwiązań to inny produkt z własnymi granicami, a nasi inżynierowie powiedzą, kiedy któreś z nich pasuje lepiej niż kolejny harmonogram smarowania.